转子系统与各单个转子临界转速间的区别与联系

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　　转子系统经常是由多个转子组合而成。例如在汽轮发电机组中，有高、中、低压汽轮机转子，发电机和励磁机转子等。各单个转子有其本身的临界转速，组合成一个多跨转子系统后，整个组合转子系统也有其本身的临界转速。组合转子与各单个转子的临界转速间既有区别又有联系，其间存在一定规律。可以利用单个转子的临界转速估计组合后转子系统临界转速的分布情况，此外也可估计在组合转子的每一阶主振型中，哪一个转子的振动特别显著等。

　　当两个或多个转子用联轴器组合成一个系统后，由于连接处的线位移及角位移要连续，这相当于在原系统上增加若干个线性约束条件，使系统的刚度有所增加，故组合后整个系统的各阶临界转速将有不同程度的提高。组合系统的各阶临界转速总是高于原系统的各阶临界转速，至于相等的情况是极其罕见的。一个多跨转子的临界转速与各单跨转子的临界转速的关系与上述情况完全类似，因为多跨转子可以认为是由各单跨转子组合而成的。

　　机组转子的各阶临界转速，总是比单个转子相应各阶临界转速都有所提高。这一事实使得在设计过程中，有可能根据各单个转子的临界转速去估计整个机组临界转速的分布情况，也有助于判断机组临界转速的计算结果是否合理，有无遗漏等。

　　图1 汽轮机转子结构示意图(多跨转子系统)

　　某型20万千瓦汽轮发电机组转子如图1所示，在刚性支承及弹性支承条件下的前五阶临界转速如表1所示。

　　表1 汽轮机组转子系统不同支承条件下的临界转速 (rpm)

　　可以看出，支承弹性对临界转速的影响是显著的。汽轮机组各单个转子的临界转速如表2所示。

　　表2 汽轮机组各单个转子的临界转速 (rpm)

　　上表中空白处表示该阶临界转速已超过3600rpm。

　　图2 汽轮机组弹性支承下各阶主振型

　　以弹性支承情况为例，各单个转子及整个机组转子的临界转速从小到大按顺序排列是：

　　汽轮机组转子系统的各阶临界转速，总是比单个转子相应各阶临界转速都有所提高。由图2可以看出，在机组的第一阶主振型中，发电机的振动比较显著，而其他转子的振动相对来说则较小，所以称第一阶主振型为发电机转子型的振型。同理机组的第二、三、四、五阶主振型分别有中、高、低压转子和发电机转子的振动比较显著。在临界转速的现场测试中，利用这一规律，可以帮助合理地布置测点的位置。

　　参考资料：
　　钟一谔,何衍宗,王正,李方泽.转子动力学,北京:清华大学出版社,1987.

　　来源：DeepFEA微信公众号，作者：Pantheon0805

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